工 程 热 力 学 第一章 热力学基本概念PPT课件
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高等工程热力学第1章
附： 华氏温标和摄氏温标
t
( C) =5 t(F ) 32 9
° °
33
☻ 压力
绝对压力 p；
表压力 pe（pg）; 真空度 pv；
p=
F A
p = pb + pe ( p > pb )
p = pb - pv ( p < pb )
动压力、静压力、滞止压力和绝对压力 ?
☻ 热力学能
Uch
G = G( p, T , n1 , n2 , , nr )
热力平衡系统
其中
是驱使第i 种组分变化的势，即化学势：
12
用A表示的化学势
改变约束条件，化学势还可有其它的表达式、但是 无论如何表示，其实质都相同：
据化学势概念，定温、定容和定压、定温系统的 平衡判据:
13
四. 稳定平衡判据
力学中平衡的稳定性
+
+
1
b2
1
C）状态参数分类： 广延量 强度量 （广延量的比性质，具有强度量特性）32
► 系统两个状态相同的充要条件： 所有状参一一对应相等 简单可压缩系两状态相同的充要条件： 两个独立的状态参数对应相等
► 基本状态参数
☻ 温度
测温的基础—热力学零定律 热力学温标和国际摄氏温标
{t } C = {T }K 273.15
δ AT ,V = 0
1
δ AT , V > 0
2
定温定压系统，平衡与稳定的条件
δ GT , p = 0
1
δ GT , p > 0
2
16
过程
不同形式能量之间的转换必须通过工质的状态变化过程才 能完成。 一切过程都是平衡被破坏的结果，工质和外界有了热的、力的 或化学的不平衡才促使工质向新的状态变化，故实际过程都是不 平衡的。
t
( C) =5 t(F ) 32 9
° °
33
☻ 压力
绝对压力 p；
表压力 pe（pg）; 真空度 pv；
p=
F A
p = pb + pe ( p > pb )
p = pb - pv ( p < pb )
动压力、静压力、滞止压力和绝对压力 ?
☻ 热力学能
Uch
G = G( p, T , n1 , n2 , , nr )
热力平衡系统
其中
是驱使第i 种组分变化的势，即化学势：
12
用A表示的化学势
改变约束条件，化学势还可有其它的表达式、但是 无论如何表示，其实质都相同：
据化学势概念，定温、定容和定压、定温系统的 平衡判据:
13
四. 稳定平衡判据
力学中平衡的稳定性
+
+
1
b2
1
C）状态参数分类： 广延量 强度量 （广延量的比性质，具有强度量特性）32
► 系统两个状态相同的充要条件： 所有状参一一对应相等 简单可压缩系两状态相同的充要条件： 两个独立的状态参数对应相等
► 基本状态参数
☻ 温度
测温的基础—热力学零定律 热力学温标和国际摄氏温标
{t } C = {T }K 273.15
δ AT ,V = 0
1
δ AT , V > 0
2
定温定压系统，平衡与稳定的条件
δ GT , p = 0
1
δ GT , p > 0
2
16
过程
不同形式能量之间的转换必须通过工质的状态变化过程才 能完成。 一切过程都是平衡被破坏的结果，工质和外界有了热的、力的 或化学的不平衡才促使工质向新的状态变化，故实际过程都是不 平衡的。
工程热力学-01 基本概念及定义
平衡状态1
p1 v1
p
p2
2
压容图 p-v图
平衡状态2
p1
1
p2 v2
O
v2
v1
v
12
1-4 状态方程式
在平衡状态下，由气态物质组成的系统，只要知道两个独立的 状态参数，系统的状态就完全确定，即所有的状态参数的数值随之 确定。这说明状态参数间存在某种确定的函数关系，状态参数之间 存在着确定的函数关系，这种函数关系就称为热力学函数。
（2）当系统处于热力学平衡状态时，只要没有外界的影响， 系统的状态就不会发生变化。
（3）整个系统可用一组具有确定数值的温度、压力及其他参
? 数来描述其状态。
10
经验表明，确定热力学系统所处平衡状态所需的独立状 态参数的数目，就等于系统和外界间进行能量传递方式的数 目。对于工程上常见的气态物质组成的系统，系统和外界间传递 的能量只限于热量和系统容积变化所作的功两种形式，因此只需 要两个独立的状态参数即可描述一个平衡状态。
3、平衡状态、稳定状态、均匀状态
（1）关于稳定状态与平衡状态
稳定状态时，状态参数虽不随时间改 变，但它是依靠外界影响来维持的。而平 衡状态是不受外界影响时，参数不随时间 变化的状态。
85℃ 20℃
90℃
15℃
铜棒
平衡必稳定，稳定未必平衡。
（2）关于均匀状态与平衡 水
质统称为外界。 通常选取工质作为热力学系统，把高温热源、低温热源
等其他物体取作外界。
3、边界 ——热力学系统和外界之间的分界面称为边界。
边界可以是固定的，也可以是移动的； 边界可以是实际的，也可以是假想的。
3
二、热力学系统的分类 依据——有无物质或能量的交换
工程热力学_基本概念
强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统 的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如 温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推 动力作用，称为广义力或势。
广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系 统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容 积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数 的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位 移。
所吸收或放出的热量。
4．定压比热： c p
q p dT
dh dT
表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低 1K
所吸收或放出的热量。
5．梅耶公式：
3
cp cv R
c' p c'v 0 R
Mc p Mcv MR R0
6．比热比：
c p c' p Mc p cv c'v Mcv
p
gi
Ri R
p
混合气体的比热容：
c g1c1+g2c2 +
n
gncn gici i 1
4
混合气体的容积比热容：
c ' r1c'1+r2c'2 +
n
rnc 'n ric 'i i 1
混合气体的摩尔比热容：
n
n
Mc M gici xiMici
i 1
制冷系数：
1
q2 w0
q2 q1 q2
式中
q1—工质向热源放出热量； q2—工质从冷源吸取热量；
w0—循环所作的净功。
供热系数：
2
q1 w0
q1 q1 q2
式中
广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系 统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容 积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数 的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位 移。
所吸收或放出的热量。
4．定压比热： c p
q p dT
dh dT
表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低 1K
所吸收或放出的热量。
5．梅耶公式：
3
cp cv R
c' p c'v 0 R
Mc p Mcv MR R0
6．比热比：
c p c' p Mc p cv c'v Mcv
p
gi
Ri R
p
混合气体的比热容：
c g1c1+g2c2 +
n
gncn gici i 1
4
混合气体的容积比热容：
c ' r1c'1+r2c'2 +
n
rnc 'n ric 'i i 1
混合气体的摩尔比热容：
n
n
Mc M gici xiMici
i 1
制冷系数：
1
q2 w0
q2 q1 q2
式中
q1—工质向热源放出热量； q2—工质从冷源吸取热量；
w0—循环所作的净功。
供热系数：
2
q1 w0
q1 q1 q2
式中
工程热力学(基本概念)
国际实用温标的固定点
平衡状态
平衡氢三相点 平衡氢沸点 氖沸点 氧三相点 氧冷凝点
国际实用温标指定
值
T，K
t，℃
13.81 -259.34
20.28 -252.87
20.102 -246.048
54.361 -218.789
90.183 -182.962
平衡状态
水三相点 水沸点
锌凝固点 银凝固点 金凝固点
一、热力过程
定义：热力系从一个状态向另一个状态变化时所经 历的全部状态的总和。
二、准平衡(准静态)过程
准平衡过程的实现
工程热力学 Thermodynamics
二、准平衡(准静态)过程
定义：由一系列平衡态组成的热力过程 实现条件：破坏平衡态存在的不平衡势差(温差、
力差、化学势差)应为无限小。 即Δp→0 ΔT→0 (Δμ→0)
工程热力学 Thermodynamics
三、可逆过程
力学例子：
定义： 当系统完成某一热力过程后，如果有可能使系统再
沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，并使相互中所涉 及到的外界亦恢复到原来状态，而不留下任何变化，则 这一过程称为可逆过程。
实现条件：准平衡过程加无耗散效应的热力过程 才是可逆过程。
工程热力学 Thermodynamics
用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。
理想气体
工 质
实际气体
蒸气
工程热力学 Thermodynamics
二、平衡状态
（一）热力状态：热力系在某一瞬间所呈现的宏观
物理状况。(简称状态)
（二）平衡状态 1、定义：一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下，
系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡 状态。
工程热力学第1章-基本概念
两者关系:
v
1
河北理工大学
1-4 平衡状态
工程热力学
一、平衡状态（thermodynamic equilibrium state）
1．定义：无外界影响系统保持状态参数不随时间而改变的状态
热平衡（thermal equilibrium） ： 在无外界作用的条件下，系统内部、系统与外界 处处温
度相等。
河北理工大学
四、逆向循环(reverse cycle)
▲制冷循环(refrigeration cycle) ▲热泵循环(heat-pump cycle)
工程热力学
一般地讲：输入净功； 在状态参数图逆时针运行； 吸热小于放热。
河北理工大学
五、循环经济性指标：
收益 代价
动力循环： 热效率(thermal efficiency)
河北理工大学
三、热量（heat）
1．定义：仅仅由于温差而 通过边界传递的能量。
2．符号约定：系统吸热“+”； 放热“-”
3．单位： J kJ
4．计算式及状态参数图
（T-s图上）表示
2
Q TdS
(可逆过程）
1
δQ TdS
热量是过程量
河北理工大学
工程热力学
四、热量与功的异同：
1.均为通过边界传递的能量；
热力学温标单位：开尔文，K。水的三相 点的温度，即固相、液相和气相平衡共 存状态的温度作为基准点，并规定为 273.16K。
t T 273.15
C
K
河北理工大学
河北理工大学
工程热力学
工程热力学
华氏温标和摄氏温标
{t} ℃=5/9[{t} ℉-32] {t} ℉ =9/5{t} ℃ +32
《工程热力学》第一章 基本概念
9
1.3.1、基本术语-状态、状态参数
1、状态：工质在热力变化过程中某一瞬间所呈现的宏观 物理状况称状态
2、状态参数：表示状态特征的物理量称为状态参数
状态与状态参数是一一对应的
3、状态参数特点
数学特征为点函数： 微元变化的微增量具全微分性质
4、热力学基本状态参数为三个：比容、压力、 温度
10
1.3.2、基本状态参数--比容及密度
C 1 2 B B A
16
1-4
平衡状态、状态方程式、坐标图
1.4.1 平衡状态与非平衡态 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下, 如果宏观热力性质不随时间而变化,系统 内、外同时建立了热平衡、力平衡（及 化学平衡）,此时系统所处状态为平衡态 非平衡态: 系统与外界,系统内部各部分间 存在能量传递及相对位移,状态将随时间 变化,称系统处于非平衡态
受逐渐变化的压力作用下的活塞的移动过程 发生系统状态变化 （力作用）（NEXT）
受变化的恒温热源缓慢加热的活塞系统发生 系统状态变化（热的作用） （NEXT）
26
P3 P2
P1
工质 工 质
工质
受逐渐变化压力作用下的活塞移动过程发生系 统状态变化（P、V、T变化） （力作用）
27
工质
工质
工质
热源T
31
1-6
过程功与热量
1.6.1 功的定义： 1、功的力学定义： 将物体间通过力的作用而传递的能量称为功并 定义：功等于力F与物体在力作用方向上的位移X 的乘积（点积） dW = F ·dX 2、功的热力学定义： 热力学系统和外界通过边界而传递的能量， 其效果可表现为举起重物
区别：功与系统动能、重力位能等“储存能”变化传递 的机械能的本质区别
《工程热力学》课件
理想气体混合物
理想气体混合物的性质
理想气体混合物具有加和性、均匀性、 扩散性和完全互溶性等性质。
VS
理想气体混合物的计算
通过混合物的总压力、总温度和各组分的 摩尔数来计算混合物的各种物理量。
真实气体近似与修正
真实气体的近似
真实气体在一定条件下可以近似为理想气体。
真实气体的修正
由于真实气体分子间存在相互作用力，因此需要引入修正系数对理想气体状态方程进行 修正。
特点
工程热力学是一门理论性较强的学科 ，需要掌握热力学的基本概念、定律 和公式，同时还需要了解其在工程实 践中的应用。
工程热力学的应用领域
能源利用
工程热力学在能源利用领域中有 着广泛的应用，如火力发电、核 能发电、地热能利用等。
工业过程
工程热力学在工业过程中也发挥 着重要的作用，如化工、制冷、 空调、热泵等。
稳态导热问题
稳态导热是指物体内部温度分布不随时间变 化的导热过程，其特点是热量传递达到平衡 状态。
对流换热和辐射换热的基本规律
对流换热的基本规律
对流换热主要受牛顿冷却公式支配，即物体 表面通过对流方式传递的热量与物体表面温 度和周围流体温度之间的温差、物体表面积 以及流体性质有关。
辐射换热的基本规律
辐射换热主要遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律， 即物体发射的辐射能与物体温度的四次方成
正比，同时也与周围环境温度有关。
传热过程分析与计算方法简介
要点一
传热过程分析
要点二
计算方法简介
传热过程分析主要涉及热量传递的三种方式（导热、对流 和辐射）及其相互影响，需要综合考虑物性参数、几何形 状、操作条件等因素。
常用的传热计算方法包括分析法、实验法和数值模拟法。 分析法适用于简单几何形状和边界条件的传热问题；实验 法需要建立经验或半经验公式；数值模拟法则通过计算机 模拟传热过程，具有较高的灵活性和通用性。
热力学完整ppt课件
01
02
空调制冷技术原理：利 用制冷剂在蒸发器内蒸 发吸收室内热量，再通 过压缩机将制冷剂压缩 成高温高压气体，经冷 凝器散热后变成低温低 压液体，如此循环实现 制冷。
节能措施探讨
03
04
05
采用高效压缩机和换热 器，提高制冷效率。
优化控制系统，实现精 准控温和智能节能。
采用环保制冷剂，减少 对环境的影响。
THANKS
感谢观看
05
化学热力学基础
化学反应热效应计算
反应热的概念及分类
反应热的计算方法及 实例
热化学方程式的书写 及意义
盖斯定律在化学热力学中应用
盖斯定律的内容及意义 盖斯定律在反应热计算中的应用
盖斯定律在相变热计算中的应用
化学反应方向判断依据
化学反应自发进行的方向判据
焓变与熵变对反应方向的影响
自由能变化与反应方向的关系
热力学完整ppt课件
目 录
• 热力学基本概念与定律 • 热量传递与热平衡 • 气体性质与过程分析 • 相变与相平衡原理 • 化学热力学基础 • 热力学在能源工程领域应用
01
热力学基本概念与定律
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界既没有物质交换也没有能量交 换的系统。
开系
与外界既有能量交换又有物质交换的 系统。
04
相变与相平衡原理
相变现象及分类
相变现象
物质从一种相转变为另一种相的过程 ，如固、液、气三相之间的转变。
分类
一级相变和二级相变。一级相变涉及 热量的吸收或释放，体积发生变化； 二级相变无热量交换，体积不变。
相平衡条件与克拉珀龙方程
相平衡条件
在一定温度和压力下，各相之间达到动 态平衡，各相的性质和组成不再发生变 化。
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本篇主要讲述：热力学的基本概念及基本定律（热力 学第一定律、热力学第二定律）；理想气体的热力性质和 热力过程；参与能量转换与传递的工作介质（水蒸气、混 合气体、湿空气等）的热力性质；蒸汽动力循环；气体和 蒸汽的流动等工程热力学基础知识。
第一章
热力学基本概念
学习导引
本章介绍了许多重要的概念，对于后续内 容的学习非常重要。在学习过程中，应注意把 相关的概念串接起来，既对单个概念的物理意 义有较深刻的理解，又能从整体上将这些概念 有机的联系起来。
气缸
活塞
（2）开口热力系
1
进口
与外界有能量、
物质交换的系统。系
1
统的容积始终保持变。
（3）绝热热力系
与外界没有热 量交换的系统。
汽轮机
边界
2 出口
叶轮
2
（4）孤立热力系
与外界既无能量（功、热量）交 换又无物质交换的系统。
特殊热力系
如:热源
本身热容量很大， 且在放出或吸收有限量 热量时自身温度及其它 热力学参数没有明显变 化的物体。
提供热量的热源称 为高温热源；吸收热量 的热源称为低温热源。
高温热源
吸热Q1 作功W
热机 机械能
放热Q2
低温热源
第二节 工质的热力状态和基本状态参数
工质在进行热
量传递和能量转
锅
换的过程中, 其
炉
状态不断发生变
化．
汽机轮
凝 汽 器
一、 热力状态和状态参数
１．热力状态
——工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的热力状态， 简称状态。
• 可为真实的物质、设备或假想的热力学模型 如:泵中的水、汽轮机 、卡诺热机
如:对小球进行受力分析
A
α C
O G B β
(a)
TC
O βα B
G NB
(b)
热力系
过热蒸汽
发电机
高温热源
锅 汽轮机 炉
乏汽 循环水
凝汽器
吸热Q1 作功W
热机 机械能
放热Q2
水泵
冷却水
低温热源
热力系
过热器 锅 炉
给水泵
1 at （工程大气压） = 9.80665104 Pa
1 mmH2O（毫米水柱） = 9.80665 Pa 1 mmHg （毫米汞柱） = 133.322 Pa
• 压力的测量: 测压计
压力
压力
• 三种压力
学习要求
• 理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。 • 理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分
类，基本状态参数的物理意义和单位；掌握绝对压力、表压 力和真空度的关系。
• 掌握平衡状态的物理意义及实现条件。
• 了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。
• 理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系， 能正确判定准平衡过程和可逆过程。
3. 常用工质: 热机循环中: 水蒸气、空气 、燃气 、 制冷循环 、热泵循环中: 氨 、氟里昂
蒸汽动力循环示意图
过热器
锅 炉
汽机 轮
凝 汽 器
给水泵
过热蒸汽
发电机
锅 汽轮机 炉
乏汽 循环水
凝汽器
水泵
冷却水
二、 热力系、 边界与外界
1. 热力系
——在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为 研究的对象，并将之人为划分出来,称为热力系统，简称 热力系或系统。
二、 基本状态参数
１．温度
——用来标志物体冷热程度的物理量。
• 温度是热平衡的判据 。
温度相等
热平衡
• 温度的测量: 温度计 • 温度的数值表示: 温标
温标 摄氏温标
温度及符号 摄氏温度t
热力学温标
热力学温度T
单位 ℃ K
关系 Tt+273.15 或 Tt+273
1K=1℃
摄氏温标
瑞 典 天 文 学 家 摄 尔 修 斯 （ Celsius ） 于 1742 年 建立。
汽机轮
凝 汽 器
高温热源
吸热Q1 作功W
热机 机械能
放热Q2
低温热源
2. 外界
——与热力系相互作用的周围物体。
3. 边界
——热力系与外界之间的分界面。
• 可实际存在,亦可假想;可固定不动,亦可移动或变形。
三、 热力系的分类
边界
（1）封闭热力系
与外界有能量传 递,无物质交换的系统。 系统的质量恒定不变。
第一篇 工 程 热 力 学
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
工程热力学是从工程应用的角度研究热能与机械能 之间相互转换的规律。
工程热力学是各种动力装置、制冷装置、热泵空调机 组、锅炉及各种热交换器进行分析和计算的理论基础。
本章难点
• 本章的许多概念比较抽象，较难理解。学习中应将抽 象的概念与具体的物理量或图形联系起来。
• 在工程热力学中普遍采用抽象和简化的方法，为此， 应对研究方法的实用性和科学依据有比较深刻的理解。
第一节 工质和热力系
一、工质
1. 什么是工质 ? ——实现热能与机械能相互传递与转换的媒介物
质。
2. 工质特性:可压缩、易膨胀、易流动
在标准大气压下，纯水的冰点温度为0 ℃ ，纯 水的沸点温度为100 ℃，纯水的三相点（固、液、 汽三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃ 。
选择水银的体积作为温度测量的物性，认为其 随温度线性变化，并将0 ～100 ℃温度下的体积差 均分成100份，每份对应1 ℃。
热力学温标
英国物理学家开尔文（Kelvin)在热力学第二 定律基础上建立，也称绝对温标。
２．状态参数
——描述工质热力状态的宏观的物理量。
状态参数特征： • 状态参数的变化量只与初、终态有关，与所经历的路径
无关。 • 经历一个循环，状态参数的变化量必为零。 • 状态参数与状态一一对应。
常用状态参数
可直接或间接测量 基本状态参数
温度（T）、压力（p）、比体积（v）
导出状态参数
热力学能（U）、焓（H）和熵（S）
基本状态参数
用热力学温标确定的温度称为热力学温度。 热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其 温度为273.16 K。温差1K相当于水的三相点温度 的1/273.16。
热力学温标与摄氏温标的关系
温差: 1 K = 1 ℃
T = t + 273.15
或 T = t + 273
基本状态参数
2. 压力
——指单位面积上承受的垂直作用(即压强) . • 压力的实质:大量分子向容器壁面撞击的平均结果.
• 压力的符号: p
• 压力的单位: Pa （帕），1 Pa =1 N/ m2 1 MPa = 103 kPa =106 Pa
工程上常用非SI压力单位
压力
1 bar（巴） = 105 Pa 1 atm（标准大气压） = 1.01325105 Pa
第一章
热力学基本概念
学习导引
本章介绍了许多重要的概念，对于后续内 容的学习非常重要。在学习过程中，应注意把 相关的概念串接起来，既对单个概念的物理意 义有较深刻的理解，又能从整体上将这些概念 有机的联系起来。
气缸
活塞
（2）开口热力系
1
进口
与外界有能量、
物质交换的系统。系
1
统的容积始终保持变。
（3）绝热热力系
与外界没有热 量交换的系统。
汽轮机
边界
2 出口
叶轮
2
（4）孤立热力系
与外界既无能量（功、热量）交 换又无物质交换的系统。
特殊热力系
如:热源
本身热容量很大， 且在放出或吸收有限量 热量时自身温度及其它 热力学参数没有明显变 化的物体。
提供热量的热源称 为高温热源；吸收热量 的热源称为低温热源。
高温热源
吸热Q1 作功W
热机 机械能
放热Q2
低温热源
第二节 工质的热力状态和基本状态参数
工质在进行热
量传递和能量转
锅
换的过程中, 其
炉
状态不断发生变
化．
汽机轮
凝 汽 器
一、 热力状态和状态参数
１．热力状态
——工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为工质的热力状态， 简称状态。
• 可为真实的物质、设备或假想的热力学模型 如:泵中的水、汽轮机 、卡诺热机
如:对小球进行受力分析
A
α C
O G B β
(a)
TC
O βα B
G NB
(b)
热力系
过热蒸汽
发电机
高温热源
锅 汽轮机 炉
乏汽 循环水
凝汽器
吸热Q1 作功W
热机 机械能
放热Q2
水泵
冷却水
低温热源
热力系
过热器 锅 炉
给水泵
1 at （工程大气压） = 9.80665104 Pa
1 mmH2O（毫米水柱） = 9.80665 Pa 1 mmHg （毫米汞柱） = 133.322 Pa
• 压力的测量: 测压计
压力
压力
• 三种压力
学习要求
• 理解工质、热力系的定义，掌握热力系的分类。 • 理解热力状态和状态参数的定义；掌握状态参数的特征、分
类，基本状态参数的物理意义和单位；掌握绝对压力、表压 力和真空度的关系。
• 掌握平衡状态的物理意义及实现条件。
• 了解状态方程式及参数坐标图的物理意义及作用。
• 理解热力过程、准平衡过程和可逆过程的物理意义与联系， 能正确判定准平衡过程和可逆过程。
3. 常用工质: 热机循环中: 水蒸气、空气 、燃气 、 制冷循环 、热泵循环中: 氨 、氟里昂
蒸汽动力循环示意图
过热器
锅 炉
汽机 轮
凝 汽 器
给水泵
过热蒸汽
发电机
锅 汽轮机 炉
乏汽 循环水
凝汽器
水泵
冷却水
二、 热力系、 边界与外界
1. 热力系
——在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为 研究的对象，并将之人为划分出来,称为热力系统，简称 热力系或系统。
二、 基本状态参数
１．温度
——用来标志物体冷热程度的物理量。
• 温度是热平衡的判据 。
温度相等
热平衡
• 温度的测量: 温度计 • 温度的数值表示: 温标
温标 摄氏温标
温度及符号 摄氏温度t
热力学温标
热力学温度T
单位 ℃ K
关系 Tt+273.15 或 Tt+273
1K=1℃
摄氏温标
瑞 典 天 文 学 家 摄 尔 修 斯 （ Celsius ） 于 1742 年 建立。
汽机轮
凝 汽 器
高温热源
吸热Q1 作功W
热机 机械能
放热Q2
低温热源
2. 外界
——与热力系相互作用的周围物体。
3. 边界
——热力系与外界之间的分界面。
• 可实际存在,亦可假想;可固定不动,亦可移动或变形。
三、 热力系的分类
边界
（1）封闭热力系
与外界有能量传 递,无物质交换的系统。 系统的质量恒定不变。
第一篇 工 程 热 力 学
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
工程热力学是从工程应用的角度研究热能与机械能 之间相互转换的规律。
工程热力学是各种动力装置、制冷装置、热泵空调机 组、锅炉及各种热交换器进行分析和计算的理论基础。
本章难点
• 本章的许多概念比较抽象，较难理解。学习中应将抽 象的概念与具体的物理量或图形联系起来。
• 在工程热力学中普遍采用抽象和简化的方法，为此， 应对研究方法的实用性和科学依据有比较深刻的理解。
第一节 工质和热力系
一、工质
1. 什么是工质 ? ——实现热能与机械能相互传递与转换的媒介物
质。
2. 工质特性:可压缩、易膨胀、易流动
在标准大气压下，纯水的冰点温度为0 ℃ ，纯 水的沸点温度为100 ℃，纯水的三相点（固、液、 汽三相平衡共存的状态点）温度为0.01℃ 。
选择水银的体积作为温度测量的物性，认为其 随温度线性变化，并将0 ～100 ℃温度下的体积差 均分成100份，每份对应1 ℃。
热力学温标
英国物理学家开尔文（Kelvin)在热力学第二 定律基础上建立，也称绝对温标。
２．状态参数
——描述工质热力状态的宏观的物理量。
状态参数特征： • 状态参数的变化量只与初、终态有关，与所经历的路径
无关。 • 经历一个循环，状态参数的变化量必为零。 • 状态参数与状态一一对应。
常用状态参数
可直接或间接测量 基本状态参数
温度（T）、压力（p）、比体积（v）
导出状态参数
热力学能（U）、焓（H）和熵（S）
基本状态参数
用热力学温标确定的温度称为热力学温度。 热力学温标取水的三相点为基准点，并定义其 温度为273.16 K。温差1K相当于水的三相点温度 的1/273.16。
热力学温标与摄氏温标的关系
温差: 1 K = 1 ℃
T = t + 273.15
或 T = t + 273
基本状态参数
2. 压力
——指单位面积上承受的垂直作用(即压强) . • 压力的实质:大量分子向容器壁面撞击的平均结果.
• 压力的符号: p
• 压力的单位: Pa （帕），1 Pa =1 N/ m2 1 MPa = 103 kPa =106 Pa
工程上常用非SI压力单位
压力
1 bar（巴） = 105 Pa 1 atm（标准大气压） = 1.01325105 Pa